توصيفگر ها :
بيومكانيك جمجمه , مدل‌سازي سه‌بعدي , شبيه‌سازي اجزاي محدود , آسيب , شكستگي جمجمه
چكيده فارسي :
چكيده
در سال‌هاي اخير، پژوهش¬هاي گسترده‌اي براي درك پيچيدگي‌هاي آسيب‌هاي سر و جمجمه انجام شده است. اين آسيب‌ها كه توسط مكانيزم‌هاي مختلف ايجاد مي‌شوند، به دليل پيامدهاي بالقوه شديد آن‌ها، از جمله آسيب‌هاي عصبي طولاني‌مدت و مرگ‌ومير، بسيار مهم هستند. اين پايان‌نامه به بررسي اثر قابل‌توجه سرعت برخورد بر شدت آسيب‌هاي وارده به ناحيه¬هاي مختلف سر و جمجمه، با استفاده از تركيبي از مدل‌سازي اجزاي محدود و تحليل زيست¬مكانيكي مي‌پردازد. در اين مطالعه با استفاده از مدل‌سازي سه‌بعدي و شبيه¬سازي اجزاي محدود، اثر ضربه¬هاي وارد به جمجمه از جهت‌هاي مختلف (جلو، بالا و پشت) را بررسي شده است. نتيجه¬ها نشان داد كه در حالت دوبرابر سرعت آستانه، مقادير تنش كمتر است؛ زيرا در سرعت‌هاي بالاتر، تغييرشكل‌هاي زيادي رخ‌داده است. اين تغييرشكل‌ها موجب پراكندگي تنش‌ها در ناحيه¬ها مختلف جمجمه شده و از تمركز تنش در يك نقطه خاص جلوگيري مي‌كند. اين امر نشان مي‌دهد كه سرعت ضربه نقش تعيين‌كننده‌اي در ميزان آسيب‌هاي وارد به جمجمه دارد. علاوه بر اين، تحليل‌ها نشان داد كه ضربه از جلو در سرعت دوبرابر آستانه باعث كرنش الاستيك بيشتري مي‌شود كه نشان‌دهنده ضعف ساختاري ناحيه‌ي جلوي جمجمه در مقابل ضربه با سرعت بالا است. در مقايسه ضربه‌ي آستانه، ميزان تغييرشكل در ضربه از جلو بيشتر و همچنين ميزان تنش‌ها در حالت ضربه از بالا بيشتر بود. اين نتيجه‌ها نشان مي‌دهد كه هر جهت ضربه تأثير متفاوتي بر توزيع تنش‌ها و تغييرشكل‌هاي جمجمه دارد. اين مطالعه همچنين نشان داد كه نه¬تنها ناحيه اصلي ضربه بلكه استخوان‌ها و مفصل¬ها بين صفحه‌هاي جمجمه نيز تحت تنش‌هاي زيادي قرار گرفتند. اين تنش‌ها باعث افزايش خطر آسيب به نواحي ديگر جمجمه مي‌شود و نشان‌دهنده‌ي اهميت توجه به‌تمامي نقطه¬هاي جمجمه در طراحي ابزارهاي محافظتي است. نتيجه¬هاي به‌دست‌آمده از اين پژوهش بينش‌هاي ارزشمندي را در زمينه بيومكانيك آسيب‌هاي سر فراهم مي‌كند و مي‌تواند به گسترش تجهيزات محافظتي مؤثرتر براي كاهش خطر آسيب‌هاي شديد، كمك كند.
كلمات كليدي: بيومكانيك جمجمه، مدل‌سازي سه‌بعدي، شبيه¬سازي اجزاي محدود، آسيب، شكستگي جمجمه
چكيده انگليسي :
Abstract In recent years, extensive research has been conducted to understand the complexities of head and skull injuries. These injuries, caused by various mechanisms, are critical due to their potential for severe consequences, including long-term neurological damage and fatalities. This thesis explores the significant effect of impact speed on the severity of injuries to different areas of the head and skull, utilizing a combination of finite element modeling and biomechanical analysis. The study utilized advanced 3D modeling and finite element analysis to simulate the impacts on the skull from various directions: front, top, and back. The results revealed that at double the threshold speed, the stress levels were lower due to the extensive deformations occurring at higher speeds. These deformations helped in dispersing the stresses across different regions of the skull, thereby preventing stress concentration at a specific point. This indicates that impact speed plays a crucial role in the extent of damage inflicted on the skull. Furthermore, the analysis showed that impacts from the front at twice the threshold speed resulted in higher elastic strains, suggesting a structural weakness in the frontal area of the skull under high-speed impacts. When comparing the threshold impacts, deformation levels were higher from front impacts, and stress levels were more significant from top impacts. These findings demonstrate that the direction of impact affects stress distribution and deformation patterns differently. The study also highlighted that not only the primary impact area but also the bones and joints between skull plates were subjected to significant stresses. These stresses increase the risk of damage to other parts of the skull, underscoring the importance of considering the entire skull in protective gear design. The conclusions drawn from this research provide valuable insights into the biomechanics of head injuries and can inform the development of more effective protective equipment to mitigate the risk of severe injuries.
Keywords: Skull biomechanics, 3D modeling, finite element analysis, Injury, Skull Fracture
